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Zwei Innenflächen in einem stranggepressten Aluminiumprofil, Abstand rund 6 mm, zu messen auf 1,667 µm bei einer Standardabweichung – an drei Stellen, über bis zu 2000 mm Länge, un
Zwei Innenflächen in einem stranggepressten Aluminiumprofil, Abstand rund 6 mm, zu messen auf 1,667 µm bei einer Standardabweichung – an drei Stellen, über bis zu 2000 mm Länge, und das Profil darf dafür nicht gespannt werden. Ungespannt hängt es durch, und zwar mit der vierten Potenz der Länge. Verzogen ist es sowieso, das bringt die Wärmebehandlung mit sich. Und Platz für einen Sensor gibt es genau einen: den 6-mm-Spalt selbst.
Erst alle Störgrössen beziffern, dann messen. Temperatur, aufgeteilt in absolute Positionierung (46,8 µm/K auf 2000 mm), relative Positionierung (46,8 nm/K) und die Messgrösse selbst (140,4 nm/K). Modalanalyse des ungespannten Profils: erste Biegeeigenfrequenz bei 22 Hz – das Ding schwingt bei allem. Danach vier Messverfahren im Vergleich, taktil fiel mangels brauchbarer Lösung aus, chromatisch-konfokal gewann.
Ein klares, begründetes Nein zum ersten Ansatz – und zwar so, dass man weiss, woran es liegt. Der Sensor selbst streut unter 1 µm. Die Messgrösse kam auf 3,5 µm, die relative Sensorpositionierung auf 2,5 µm, zusammen 4,3 µm gegen geforderte 1,667 µm. Die Lücke lag nicht in der Optik, sondern in der Ankopplung an das Bauteil. Dazu zwei Hinweise zur Zeichnung: Die Form- und Lagetoleranzen haben keinen Längenbezug – je länger das Profil, desto härter die Vorgabe.
Ein Bericht mit vollständiger Störgrössenanalyse, Modalanalyse und Versuchsauswertung. Und ein Detail, das man vorher wissen will: Beim Aufbau mit geteiltem Strahl verschwimmen die beiden Auswertepeaks genau dann ineinander, wenn beide Abstände gleich gross sind – die Anordnung versagt ausgerechnet in der perfekt zentrierten Lage.
Weil kein bauraumkonformer Sensor am Markt existiert, haben wir einen gebaut: zwei GRIN-Linsen, drei Spacer, Fokus rund 100 µm, Messbereich rund 400 µm. Der erste Prototyp rauschte – Ursache: 4 % Reflexionsverlust an unbeschichteten Linsen. Mit VIS-Beschichtung unter 1 %, Linsenabstand mindestens 30 mm, divergenter Strahl statt 1:1-Abbildung. Auf der optischen Bank erreichte der Aufbau über 8000 Samples einen Peak-Peak-Wert unter 0,2 µm – rund 0,1 µm bei ± 3 Sigma.
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